АНТИОКИСЛИТЕЛЬНАЯ ЗАЩИТА ГРАФИТИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОДОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ УРАЛЬСКОГО РЕГИОНА

Кабанова Т.В.¹, Дыскина Б.Ш.²

¹Аспирант, ²доктор технических наук, Южно-Уральский государственный университет

АНТИОКИСЛИТЕЛЬНАЯ ЗАЩИТА ГРАФИТИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОДОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ УРАЛЬСКОГО РЕГИОНА

Аннотация

Разработан оптимальный состав и технология нанесения защитных покрытий с использование техногенных отходов Уральского региона: ОАО «Комбинат «Магнезит», ООО «Челябинский элкетрометаллургический комбинат». Установлена линейная зависимость защитных свойств покрытия от наличия в них кремния и других карбидообразующих металлов, а также кремния и других карбидообразующих металлов. Достигнуто снижение окисляемости графитированных образцов на основе игольчатого кокса более чем на 50 %.

Ключевые слова: окисление, антиокислительная защита, боковая поверхность графитированного электрода, техногенные отходы, силикат натрия.

Kabanova T.V.¹, Dyskina B.Sh.²

¹Postgraduate student, ²Doctor of Technical Sciences, South Ural State University

OXIDATION PROTECTION OF GRAPHITE ELECTRODES WITH THE USE OF URAL REGION`S TECHNOGENIC WASTE

Abstract

Optimal composition and technology of protective coatings based on technogenic waste enterprises in the Ural region (JSc “Combine “Magnesite”, “Chelyabinsk electrometallurgical combine” Ltd.) was developed. The linear dependence of protective coating properties on the content of silicon and others metals forming carbides was found. Reduction oxidizability graphitized speciments based needle coke for more than 50 % was achieved.

Keywords: oxidation, antioxidant defense, the lateral surface of graphite electrode techogenic waste, sodium silicate.

В работе показана возможность использования техногенных отходов Уральского региона в технологии производства защитных покрытий графитированных электродов.

Производство графитированных электродов относится к числу энергоемких, продолжительных и экологически небезопасных производств, что обусловливает постоянный рост их стоимости. В связи с этим проблема снижения удельного расхода электродов, выявление причин естественного и повышенного их расхода с целью совершенствования технологии изготовления и оптимизации условий их эксплуатации приобретает все большую актуальность. [1]

На Южном Урале скопилось более трех миллиардов тонн техногенных отходов, наносящих непоправимый вред окружающей среде. Ежегодно добавляется более 90 миллионов тонн. Из них перерабатывается только половина. Это шлаковые отходы металлургических производств и золошлаковые продукты сжигания твердого топлива на различных ТЭЦ. В развитых странах перерабатывается от 40% до 70% подобных отходов. В России перерабатывается лишь около 10% техногенных отходов. [2]

Основные потери графитированных электродов в электродуговых печах приходятся на боковое окисление (до 70 %). В связи с этим, была разработана технология защиты боковой поверхности, заключающаяся в нанесении двухслойного покрытия, первый слой которого – жидкое стекло, второй – жидкое стекло с наполнением. В качестве наполнителя использовались техногенные отходы Уральского региона: ОАО «Комбинат Магнезит» - корка, шлаки ферросплавного производства ООО «Челябиский электрометаллургический комбинат».

В ходе работы были исследованы элементный состав и форма частиц техногенных отходов на электронном растровом микроскопе «JEOL» JSM–6460 LV. Проведены исследования устойчивости покрытий к боковому окислению на лабораторных образцах. Установлена линейная зависимость эффективности защитного покрытия от содержания карбидообразующих металлов (кремний, железо, марганец), выявлено отрицательное воздействие кислорода оксидов на защитные свойства покрытия, разработан оптимальный компонентный состав паст для покрытий, предложена технология защиты  боковой поверхности графитированного электрода. Наиболее эффективным из техногенных отходов оказался силикомарганец, отличающийся наибольшим содержанием карбидообразующих металлов ~95 % (Mn ~57%, Fe ~29 %, Si ~9 %) и отсутствием кислорода. Потеря массы составила ~26 %, против ~54 % без покрытия. Возможно, защитные свойства формируются за счет образования на поверхности графита карбидов этих металлов, которые нейтрализуют активные центры окисления. [3]

В работе отмечено, что использование техногенных отходов в качестве наполнителей паст для покрытий существенно улучшит экологическую обстановку региона и благоприятно отразится на экономике металлургического производства.

В результате выполненных работ техногенные отходы Челябинской области из отходов превратятся в сырье для получения защитного покрытия, используемого повсеместно на металлургических предприятиях России (по крайней мере).

В перспективе для промышленного внедрения предварительно должны быть изготовлены опытно-промышленные партии электродов с разработанным защитным покрытием и проведены натурные опытно-промышленные испытания в сравнении с непокрытыми при эксплуатации на электросталеплавильных печах.

Существуют возможности использования разработанного состава защитных покрытий на российских предприятиях – изготовителях графитированных электродов: (ОАО «Новочеркасский электродный завод», ОАО «Новосибирский электродный завод», электродное производство ОАО «Челябинский электрометаллургический завод») путем подготовки и нанесения защитного покрытия после механической обработки на боковую поверхность графитированных электродов.

Но более эффективно организовать участок подготовки электродов к эксплуатации, а именно, участок нанесения защитного покрытия на предприятиях со сверхмощными электросталеплавильными печами (ОАО «Волжский трубный завод», ОАО «Северсталь», ОАО «Орско-Халиловский металлургический комбинат» и др.), работающими на высокоплотных импортных графитированных электродах или отечественных графитированных электродах, но на основе импортного игольчатого кокса.

Литература

1. Апалькова Г.Д. Эксплуатация графитированных электродов на предприятиях металлургического комплекса России. Проблемы и пути их решения / Г.Д. Апалькова, И.И. Просвирина, В.Е. Рощин, В.С. Галян, С.Е. Вдовин // Металлугрия, 2002. – № 10. – С. 146-148.
2. На Южном Урале скобилось более 3 млн тонн техногенных отходов [Электронный ресурс] www.mediazavod.ru/articlec/105137 (дата обращения 29.09.2014).
3. Козырев, Н.А. Пофакторный анализ изменения удельного расхода графитированных электродов / Н.А. Козырев, А.Б. Тверской, Т.П. Захарова, Д.Б. Бойков // Электрометаллургия, 2010. – №12. – С. 24-28.

References

1. Apal'kova G.D. Jekspluatacija grafitirovannyh jelektrodov na predprijatijah metallurgicheskogo kompleksa Rossii. Problemy i puti ih reshenija / G.D. Apal'kova, I.I. Prosvirina, V.E. Roshhin, V.S. Galjan, S.E. Vdovin // Metallugrija, 2002. – № 10. – S. 146-148.
2. Na Juzhnom Urale skobilos' bolee 3 mln tonn tehnogennyh othodov [Jelektronnyj resurs] www.mediazavod.ru/articlec/105137 (data obrashhenija 29.09.2014).
3. Kozyrev, N.A. Pofaktornyj analiz izmenenija udel'nogo rashoda grafitirovannyh jelektrodov / N.A. Kozyrev, A.B. Tverskoj, T.P. Zaharova, D.B. Bojkov // Jelektrometallurgija, 2010. – №12. – S. 24-28.